Embed Size (px)
DESCRIPTION
proiect
Citation preview
UNIVERSITATEA DIN ORADEA FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALA SI
TEHNOLOGICA
Proiect la
Dinamica autovehiculelor
Îndrumător: Student: Pop
Prof. Dr.ing. Grupa:
2
Studierea performanţelor dinamice
şi calităţile de stabilitate ale
autovehiculului Mazda rx 7
Caracteristicile tehnice ale autovehiculului sunt:
1.Motorul
-cilindreea: 1589 [cm3]
-puterea maximă: 77 [KW]
-turaţia la puterea maximă: 5600 [rot/min]
-momentul maxim: 153 [Nm]
-turaţia la moment maxim: 3800 [rot/min]
2.Transmisia
-tipul cutiei de viteză: manuală
-tipul ambreiajului: monodisc
-raportul de transmitere al transmisiei principale: i0=4,11
-raportul de transmitere al cutiei de viteze icv1=3,76
icv2=2.09
icv3=1.38
icv4=1.02
icv5=0.81
3.Şasiul
-tipul şasiului: autoportant
-frâne -faţă: disc
-spate: disc
-direcţie: servodirectie
4.Dimensiuni şi greutate
-dimensiuni de gabarit
-lungimea: 3.992 [m]
-lăţimea: 1.642 [m]
-înălţimea: 1.498 [m]
-ampatamentul: 2.462 [m]
-ecartamentul: -faţă: 1.436 [m]
-spate: 1.426 [m]
-pneuri: 185/65R14
-greutate proprie: 1070 [N]
5.Performanţe
-viteza maximă: 190 [Km/h]
-demarajul (0…100 [Km/h]): 10,1 [s]
-consum mediu pe 100 [Km/h] in: - oras 6.9 litri
- in afara orasului 5,5 litri
- mediu 6,5 litri
- emisii de CO2 (g/km) 175
- Coeficientul aerodinamic Cx=0,33
3
Capitolul I
Dimensiunile principale ale autovehiculelor
În figura 1.1. sunt prezentate principalele dimensiuni geometrice ale automobilului, conform
STAS 6689/2-80.
Lungimea A, reprezintă distanţa dintre două plane verticale, perpendiculare pe planul
longitudinal de simetrie al automobilului şi tangente la punctele extreme din faţă şi din spate.
Toate elementele din faţa sau din spatele automobilului (cârlige de tracţiunee, bare de
protecţie) sunt incluse în aceste două plane.
Lăţimea l, reprezintă distanţa dintre două plane verticale şi paralele cu planul longitudinal de
simetrie, tangente la automobil, de o parte şi de alta a sa. Toate organele laterale ale
automobilului fixate rigid, cu excepţia oglinzilor retrovizoare, sunt cuprinse între aceste două
plane.
Înălţimea autovehiculului, H, reprezintă distanţa dintre planul său de sprijin şi planul
orizontal tangent la partea superioară a automobilului, fără încărcătură cu pneurile umflate la
presiunea indicată de producător.
Ampatamentul, L, reprezintă distanţa dintre axele geometrice ale punţilor automobilului. În
cazul automobilelor cu trei punţi ampatamentul se defineşte ca distanţa dintre axa punţii faţă
şi jumătatea distanţei celor două punţi din spate. Ampatamentul autovehiculelor cu mai mult
de trei punţi se defineşte ca suma distanţelor consecutive dintre axele punţilor, începând cu
puntea din faţă. La automobilele care tractează semiremorci ampatamentul se calculează cu
suma dintre distanţa de la axa punţii faţă la axa pivotului de tracţiune şi distanţa dintre aceasta
şi planul vertical ce trece prin axa primei osii a semiremorcii.
Ecartamentul B, reprezintă distanţa dintre planele mediane ale roţilor aceleiaşi punţi. În cazul
roţilor spate echipate cu roţi duble, ecartamentul se defineşte ca fiind distanţa dintre planele
perpendiculare pe calea de rulare paralele cu planul de simetrie al automobilului, care trec la
jumătatea distanţei dintre roţile de pe aceeaşi parte a punţii respective.
Consola faţă, l1, reprezintă distanţa dintre două plane verticale transversale, care trec,
respectiv, prin punctul extrem din faţă al automobilului şi prin axa punţii faţă (fig. 1.2.)
Consola spate, l2, reprezintă distanţa dintre două plane verticale transversale, care trec,
respectiv, prin punctul extrem din spate al automobilului şi axa punţii spate (fig. 1.2.).
Fig. 1.1
4
În figura 1.2. sunt prezentate principalele dimensiuni geometrice ale automobilului, conform
STAS 6689/2-80.
Lungimea A, reprezintă distanţa dintre două plane verticale, perpendiculare pe planul
longitudinal de simetrie al automobilului şi tangente la punctele extreme din faţă şi din spate.
Toate elementele din faţa sau din spatele automobilului (cârlige de tracţiunee, bare de
protecţie) sunt incluse în aceste două plane.
Lăţimea l, reprezintă distanţa dintre două plane verticale şi paralele cu planul longitudinal de
simetrie, tangente la automobil, de o parte şi de alta a sa. Toate organele laterale ale
automobilului fixate rigid, cu excepţia oglinzilor retrovizoare, sunt cuprinse între aceste două
plane.
Înălţimea autovehiculului, H, reprezintă distanţa dintre planul său de sprijin şi planul
orizontal tangent la partea superioară a automobilului, fără încărcătură cu pneurile umflate la
presiunea indicată de producător.
Ampatamentul, L, reprezintă distanţa dintre axele geometrice ale punţilor automobilului. În
cazul automobilelor cu trei punţi ampatamentul se defineşte ca distanţa dintre axa punţii faţă
şi jumătatea distanţei celor două punţi din spate. Ampatamentul autovehiculelor cu mai mult
de trei punţi se defineşte ca suma distanţelor consecutive dintre axele punţilor, începând cu
puntea din faţă. La automobilele care tractează semiremorci ampatamentul se calculează cu
suma dintre distanţa de la axa punţii faţă la axa pivotului de tracţiune şi distanţa dintre aceasta
şi planul vertical ce trece prin axa primei osii a semiremorcii.
Ecartamentul B, reprezintă distanţa dintre planele mediane ale roţilor aceleiaşi punţi. În cazul
roţilor spate echipate cu roţi duble, ecartamentul se defineşte ca fiind distanţa dintre planele
perpendiculare pe calea de rulare paralele cu planul de simetrie al automobilului, care trec la
jumătatea distanţei dintre roţile de pe aceeaşi parte a punţii respective.
Consola faţă, l1, reprezintă distanţa dintre două plane verticale transversale, care trec,
respectiv, prin punctul extrem din faţă al automobilului şi prin axa punţii faţă (fig. 1.2.)
Consola spate, l2, reprezintă distanţa dintre două plane verticale transversale, care trec,
respectiv, prin punctul extrem din spate al automobilului şi axa punţii spate (fig. 1.2.).
Caracteristicile geometrice ale capacităţii de trecere a automobilului
Capacitatea de trecere a unui automobil reprezintă capacitatea acestuia de a se putea deplasa
pe drumuri neamenajate, în teren natural fără drum şi de a putea trece peste obstacole de
anumite mărimi. Capacitatea de trecere este diferită în funcţie de tipul, construcţia şi
destinaţia automobilului. Această caracteristică nu este foarte importantă la automobilele
destinate circulaţiei pe drumuri bune, cum sunt autoturismele de oraş, autobuzele urbane şi
interurbane dar ea se impune la autoturismele utilitare şi variantele lor, la autocamioane şi
chiar la autobuzele uşoare, care trebuie să circule şi pe drumuri neamenajate.
Fig. 1.2.
5
Cea mai mare capacitate de trecere o au automobilele de construcţie specială numite “tot-
teren”, care pot circula atât pe drumuri neamenajate cât şi în teren natural, fără drum, în
condiţii de ploaie, zăpadă, polei, etc., ca şi automobilele speciale (militare sau care lucrează
în exploatări miniere, petroliere, în condiţii de şantier, etc.). Aceste automobile au o
capacitate de trecere îmbunătăţită şi datorită tracţiunii integrale, care distribuie momentul
motor la toate roţile automobilului. Capacitatea de trecere se îmbunătăţeşte prin folosirea
transmisiilor la care, la schimbarea treptelor de viteze, nu se întrerupe fluxul de putere dintre
motor şi roţile motoare. Un automobil cu capacitatea de trecere mărită trebuie să permită
depăşirea obstacolelor fără riscul “suspendării” roţilor motoare şi să asigure corelarea dintre
forţa de tracţiune maximă la roţi şi aderenţa acestora cu calea de rulare. Caracteristicile
geometrice ale automobilului, care caracterizează capacitate de trecere (figura 1.11) sunt
următoarele: lumina sau garda la sol-c, raza longitudinala de trecere- l, raza transversala de
trecere- t, unghiurile de trecere din faţă- 1 şi din spate- 2.
Garda la sol c , reprezintă distanţa, măsurată pe verticală, dintre partea cea mai de jos a
şasiului automobilului complet încărcat şi calea de rulare. Acest parametru reprezintă
înălţimea maximă a obstacolelor care pot fi trecute de automobilul încărcat la sarcina
nominală, fără să le atingă. Partea cea mai coborâtă a şasiului se găseşte, de obicei, sub
puntea din faţă sau sub carterul punţii din spate, în dreptul transmisiei principale. La unele
automobile, partea cea mai joasă poate fi baia de ulei a motorului ( la unele autobuze la care
motorul este amplasat la mijlocul autobuzului, sub podea ). În literatura de specialitate sunt
date valorile acestui parametru pentru diferite categorii de
automobile.
Raza longitudinala de trecere ( p l) reprezintă raza suprafeţei cilindrice convenţionale,
figura 1.11., tangentă la roţile din faţă , roţile din spate şi la punctul cel mai coborât al
automobilului, situat intre punţi. Raza longitudinala determină conturul proeminenţei peste
care poate să treacă automobilul, fără să o atingă cu punctele cele mai joase. Cu cât aceasta
rază este mai mică cu atât capacitatea de trecere a automobilului este mai mare.
Raza transversală de trecere (p t ),reprezintă raza suprafeţei cilindrice convenţionale,
figura 1.11., tangentă la punctul cel mai coborât, din faţă sau din spate şi la pneuri. Aceasta
rază arată mărimea obstacolelor, în plan transversal, peste care poate trece automobilul.
Valori mici ale razei transversale determină o capacitate mărită de trecere a automobilului.
Unghiurile de trecere 1 în faţă şi 2 în spate sunt determinate de tangentele la pneul din
faţă, respectiv din spate şi partea cea mai din faţă, respectiv din spate a şasiului sau caroseriei
( fig.1.11.) La circulaţia pe un drum accidentat şi mai ales in situaţia în care automobilul urcă
sau coboară unele denivelări întâlnite pe calea de rulare, este posibil să atingă drumul cu
capătul din faţă sau cu cel din spate. Probabilitatea este cu atât mai mare cu cât unghiurile de
trecere sunt mai mici şi cu cât consolele sunt mai mari.
2 Capacitatea de încarcăre şi greutatea automobilelor
Masele autovehiculului sunt :
a) masa proprie a autovehiculului ’’M0’’ căreia îi corespunde greutatea proprie ’’G0’’.
Aceasta reprezintă masa vehiculului carosat fară încărcătură , gata de drum cu 90% din
carburant si conducătorului auto (75 kg).
b) masa totală maximă admisibilă ’’Ma’’ , căreia îi corespunde greutatea totală
maximă admisibilă ’’Ga’’ . Aceasta reprezintă masa proprie a autovehiculului la care se
adaugă masa maximă a încărcăturii stabilită de constructor.
6
c) masa totală maximă autorizată , căreia îi corespunde greutatea totală maximă
autorizată . Aceasta reprezintă masa totală maximă a fiecarui tip de autovehicul autorizat
pentru circulaţia pe drumurile publice conform legislaţiei în vigoare. Nu poate depăşi masa
totală tehnic admisibilă prevăzută de constructor .
d) Sarcina utilă maximă constructivă a autovehiculului ‚’’Mu’’ , căreia îi corespunde
greutatea utilă ’’Gu’’ a autovehicului. Aceasta reprezintă masa maximă a încărcaturii
prescrisă de constructor .
e) Sarcinile pe puntea din faţă şi pe
puntea din spate reprezintă masele ce revin
fiecărei punţi prin repartizarea masei totale
maxime admisibile . Acestora le corespund
greutăţile pe puntea din faţă şi pe puntea din
spate notate cu ’’G1’’ , respectiv ’’G2’’ (Fig. 3) .
Poziţia centrului de masă pe directie
orizontală şi verticală se poate determina în
funcţie de ampatamentul autovehiculului prin
măsurarea experimental prin cântărire a
sarcinilor corespunzătoare fiecărei punţi , mai întâi cu autovehiculul situat pe un plan
orizontal şi apoi pe un plan înclinat.
Fig. 1.3
CAPITOLUL II
REZISTENŢE LA DEPLASAREA AUTOMOBILELOR
II.1. Rezistenţa la rulare
Rezistenaţa la rulare ( Rr ) este oforţă cu acţiune permanentă la rularea roţilor pe
cale, de sens opus sensului deplasării autovehiculului.
Cauzele fizice ale acestei rezistenţe la înaintare sunt: deformarea cu histerezis a
pneului, frecări superficiale între pneu şi cale, frecările din lagărele roţii, deformarea căii,
percuţia dintre elementele pneului şi microneregularităţile căii, efectul de ventuză produs
de profilele cu contur închis pe banda de rulare etc.
7
Fig.2.1 Perderile de emergie prin fenomenul de histerezis la deformarea flancurilor
si benzii de rulare
Fig.2.2. Deformarea caii de rulare
Fig.2.3. Dezechilibrul dintre valorile din zona posterioara si ce anterioare ale petei de contact
in cazul rotii conduse
Faţă de cauzele determinate, rezistenţa la rulare depinde de un număr mare de
factori de influenţă, printre caresemnificativi sunt: construcţia pneului, viteza de
deplasare, presiunea aerului din pneu, forţele şi momentele ce acţionează asupra roţii.
În calculele de proiectare dinamică a autovehiculelor, rezistenţa la rulare este luată
în considerare prin coeficientul rezistenţei la rulare f, care reprezintă o forţă
specifică la rulare definită prin relaţia:
cos
a
r
G
Rf , unde:
8
Rr – este rezistenţa la rulare ;
Ga cos - componenta greutăţii normală pe cale ;
Fig.2.4. Procesele de histerezis din cauciuc produse la depasire microneregularitatilor
drumului
II.2. Rezistenţa la urcarea pantelor
Rezistenta la urcarea pantei este, de fapt, component paralela cu panta a greutatii
autovehiculului, indreptata catre baza pantei. Ea este aplicata, ca si forta de greutate, in
central de greutate al autovehiculului. Pentru pante cu înclinări mari ( 35o ) expresia
rezistenţei la pantă este dată de relaţia :
Rp = Ga * p [ N ]
Fig.2.5
Inclinarea caii de rulare se apreciaza prin:
9
- unghiul cu orizontala,
- panta =h/l ;
unde: h este diferenta de nivel urcata de autovehicul atunci cand parcurge pe
cale o 9istant a carei proiectie pe orizontala este l.
Pnata poate fi exprimata procentual: =
Puterea necesara pentru invingerea rezistentei totale a drumului este data de diagramele din
figura de mai jos:
Fig.2.6
II.3. Rezistenţa la demarare
Regimurile tranzitorii ale mişcării automobilului sunt caracterizate de sporiri ale
vitezei (demaraje) şi reduceri ale vitezei (frânare). Rezistenţa la demarare ( Rd ) este o
forţă de rezistenţă ce se manifestă în regimul de mişcare accelerată a autovehiculului.
Ca urmare a legăturilor cinematice determinate în lanţul cinematic al transmisiei
dintre motor şi roţile motoare, sporirea vitezei de translaţie a autovehiculului se obţine
prin sporirea vitezelor unghiulare de rotaţie ale elementelor transmisiei şi roţilor. Masa
autovehiculului în mişcare de translaţie capătă o acceleraţie liniară, iar piesele aflate în
mişcare de rotaţie, acceleraţii unghiulare.
Influenţa asupra inerţiei în translaţie a pieselor aflate în rotaţie se face printr-un
coeficient , numit coeficientul de influenţă a maselor aflate în mişcare de rotaţie.
Rezistenţa la demarare este astfel dată de relaţia:
unde : ma – masa automobilului [ kg ] ;
dt
dvmR ad **
10
- coeficientul de influenţă al maselor aflate în mişcare de rotaţie ;
dv/dt = a – acceleraţia mişcării de translaţie a autovehiculului [ m/s2 ].
Pentru calculul rezistenţei la demarare este necesară cunoaşterea mărimii
coeficientului de influenţă a maselor aflate în mişcare de rotaţie.
Deoarece rezistenţa la rulare cât şi rezistenţa la pantă sunt determinate de starea şi
caracteristicile căii de rulare, se foloseşte gruparea celor două forţe într-o forţă de
rezistenţă totală a căii ( R ), dată de relaţia : R = Rr + Rp = Ga ( f cos + sin ) = Ga
* [ N ] unde : - coef. rezistenţei totale a căii pentru înclinarea drumului de 350
II.4. Rezistenţa aerodinamică
Curgerea aerului peste caroseria autovehiculului este guvernata de relatia dintre viteza si
presiune descrisa de legea lui Bernoulli pentru un fluid ideal ( lipsit de vascozitate,
incompresibil ), neglijand fortele masice:
Ecuatia lui Bernolli arata ca in vecinatatea caroseriei suma presiunii statice si dinamice este
constanta.
Vizualizarea liniilor de curent in tunelul aerodinamic:
Fig.2.7
a) La distanta fata de caroserie:
- presiunea statica este presiunea atosferica ,
- presiunea dinamica este produsa de viteza relative, care este constanta pentru toate
liniile de curent.
Rezulta ca presiunea totala este aceeasi pentru toate liniile de curent.
b) In apropierea caroseriei:
11
- liniile de curent se despart, unele trecand pe deasupra, altele trecand pe sub
autovehicul, iar un ail loveste frontal;
- faptul ca liniile de current se ridica in punctual A, trecand peste autovehicul arata ca
presiunea static este mai mare decat cea atmosferica din liniile de current nedeformate
de la dreapta. Daca presiunea static este mai mare decat cea atmosferica, viteza s-a
redus, conform legii lui Bernoulli.
- dupa depasirea partii frontale a capotei, in punctul B, liniile de current isi schimba din
nou directia, curbandu-se in jos pentru a urmari profilul capotei; deci presiunea statia
scade si, prin cinsecinta, viteza creste.
Rezistenta aerului exista si este produsa de :
- frecarea aerului pe suprafata caroseriei;
- modul in care frecarea aerului de suprafata caroseriei modifica curgerea aerului in
partea din spate a caroseriei.
Utilizarea caracteristicii puterilor la studiul mişcării autovehiculelor
Ecuaţia bilanţului puterilor la roţile motoare ale autovehiculului este:
Pr = Prul + Pp + Pa + Pd, unde Prul este puterea necesară învingerii rezistenţei la rulare,
Pp – puterea necesară învingerii rezistenţei la urcarea pantei.
Pa - puterea necesară învingerii rezistenţei aerului,
Pd - puterea necesară învingerii rezistenţei la accelerare.
La deplasarea cu viteză constantă, mai mică decât viteza maximă posibil a fi
dezvoltată în treapta respectivă, nu este utilizată întreaga putere de care dispune
motorul, el funcţionând la o sarcină parţială. Diferenţa de la punctul d la punctul e
reprezintă „rezerva de putere” de care dispune motorul şi care poate fi utilizată fie
pentru accelerarea autovehiculului fie pentru învingerea amplificării unei alte rezistenţe
12
(de exemplu pentru urcarea unei pante mai accentuate). În această situaţie, este
comandată trecerea la funcţionarea motorului la o sarcină mai mare, până la sarcina
totală, dacă este necesar.
Punctul f, de intersectare a curbei puterii la roată cu curba rezistenţelor la
înaintare reprezintă regimul la care puterea motorului este utilizată în întregime pentru
învingerea rezistenţelor la rulare, la pantă şi a aerului, nemairămânând disponibilă
putere pentru accelerare. Deci, în punctul f, , viteza acestui punct fiind viteza
maximă ce poate fi dezvoltată pe drumul respectiv în treapta de viteze utilizată. În acest
caz, bilanţul de puteri devine:
Pr = Pe · nt = Prul + Pp + Pa Pentru studiul performanţelor maxime de tracţiune, trebuie analizată variaţia forţei de tracţiune în funcţie de viteză, atunci când motorul funcţionează la sarcină totală, iar schimbătorul de viteze este cuplat succesiv în toate treptele – caracteristica de tracţiune. Deoarece, pentru o anumită treaptă a schimbătorului de viteze ( isk), Ft este direct proporţională cu Me, alura curbei sale de variaţie este similară au aceea a momentului motor. Pentru toate treptele schimbătorului de viteze, se obţine o familie de curbe:
Caracteristica exterioară a motoarelor cu combustie
internă Parametrii de funcţionare ai motorului cu ardere internă cu piston sunt exprimaţi cu
ajutorul caracteristicii de turaţie exterioară .
Prin caracteristica de turaţie exterioară sau pe scurt caracteristica exterioară se
inţelege funcţia de dependenţă a momentului motor şi a puterii motorului faţă de viteza
unghiulară de rotaţie a arborelui cotit la admisiune totală , reglajele motorului şi temperature
de funcţionare fiind cele optime.
Pentru motoarele a căror caracteristică nu este determinată experimental cum este
cazul când se proiectează un motor nou , se foloseşte o exprimare analitică a caracteristici
exterioare de forma P=P(n) , M=M(n).
13
Pentru ridicarea caracteristicii exterioare se folosesc relaţiile :
nmin=0.175 x n P [rot/min]
nmax=1,08 x n P [rot/min]
MP=
Pn
Pmax9554 [Nm]
M=
MP
MP
nn
nnMMM
2
maxmax [Nm]
P=9554
Mn [KW]
, n - variaţia turaţiei
nmin - turaţia minimă
nmax - turaţia minimă
MP - momentul la puterea maximă
Pmax - puterea maximă
M - variaţia momentului
P - variaţia puterii
Cu ajutorul acestor formule se obţine variaţia momentului si a puterii în funcţie de
turaţia motorului.
Tab. 1.1 Variaţia puterii şi a momentului în funcţie de turaţia
motorului
n [rot/min] P [KW] M [Nm] 0.9800 10.2477 99.9042
1.2781 14.7874 110.5369
1.5762 19.7950 119.9829
1.8744 25.1592 128.2420
2.1725 30.7690 135.3144
2.4706 36.5132 141.2000
2.7687 42.2808 145.8989
3.0668 47.9608 149.4110
3.3649 53.4419 151.7363
3.6631 58.6131 152.8748
3.9612 63.3633 152.8266
4.2593 67.5814 151.5915
4.5574 71.1564 149.1698
4.8555 73.9770 145.5612
14
5.1536 75.9324 140.7659
5.4518 76.9112 134.7838
5.7499 76.8025 127.6149
6.0480 75.4951 119.2593
Cap III.
Caracteristica de tracţiune
Caracteristica de tracţiune al autovehiculului reprezintă echilibrul tuturor forţelor care
acţionează asupra acestuia la mişcarea rectilinie, pe un drum oarecare având admisiunea plină
a motorului, respectiv forţa totală la roată FR obţinută prin însumarea forţelor tangenţiale de
la toate roţile motoare echilibrează suma tuturor rezistenţelor la înaintare, adică rezistenţa la
rulare Rr, rezistenţa la urcare a pantei Rp, rezistenţa aerului Ra, inclusiv rezistenţa la demarare
Rd.
daprR RRRRF
Variaţia parabolică a forţei la roată este determinată de caracterul variaţiei
momentului motorului în funcţie de turaţie.
15
Caracteristica de tracţiune numită şi forţa la roată se determină în condiţiile
funcţionării motorului la sarcină totală cu reglaje la valorile optime. Aceasta reprezintă
graficul de variaţie al forţei tangenţiale la roată dezvoltată de motor în funcţie de viteza de
deplasare pentru fiecare treaptă de viteză selectată FR=f(va).
r
trcvR
r
iiMF
0 [N],
rr – raza de rulare;
ηtr – randamentul total al transmisiei;
i0 – raportul de transmitere al transmisiei principale;
icv – raportul de transmitere al treptelor de viteză;
Viteza teoretică se calculează cu relaţia:
cv
ra
ii
nrv
0
377.0
fGaRr
132
12
axa
vACR
f – rezistenţa la rulare;
f = (0.018...0.024) → se adoptă f = 0.018;
ρ – densitatea aerului;
ρ = 1.226 [kg/m3];
Cx – coeficient de rezistenţă al aerului;
Cx = 0.4;
HBCA F
CF – coeficient de corecţie;
CF = 0.98;
B – ecartamentul autovehiculului;
H – înălţimea autovehiculului;
Tab.2.1. Bilanţul de tracţiune
V [km/h] Fa [N] Fa+Fr [N] 10.0000 0.0036 0.2592
20.5882 0.0152 0.2708
31.1765 0.0348 0.2904
41.7647 0.0625 0.3181
52.3529 0.0983 0.3539
62.9412 0.1420 0.3976
73.5294 0.1939 0.4495
84.1176 0.2537 0.5093
94.7059 0.3216 0.5772
105.2941 0.3975 0.6531
115.8824 0.4815 0.7371
126.4706 0.5735 0.8291
137.0588 0.6735 0.9291
16
147.6471 0.7816 1.0372
158.2353 0.8977 1.1533
168.8235 1.0219 1.2775
179.4118 1.1541 1.4097
190.0000 1.2944 1.5500
17
n M Treptele de viteză
I II III IV V
v Rr v Rr v Rr v Rr v Rr
0.9800 99.9042 4.6820 6.0193 8.4231 3.3458 12.7227 2.2151 17.1991 1.6386 21.7052 1.2984
1.2781 110.5369 6.1062 6.6600 10.9854 3.7019 16.5929 2.4509 22.4312 1.8130 28.3080 1.4366
1.5762 119.9829 7.5305 7.2291 13.5477 4.0183 20.4632 2.6603 27.6632 1.9679 34.9107 1.5594
1.8744 128.2420 8.9548 7.7267 16.1100 4.2949 24.3334 2.8434 32.8952 2.1034 41.5135 1.6667
2.1725 135.3144 10.3790 8.1528 18.6723 4.5318 28.2037 3.0003 38.1272 2.2194 48.1162 1.7586
2.4706 141.2000 11.8033 8.5074 21.2346 4.7289 32.0739 3.1308 43.3592 2.3159 54.7190 1.8351
2.7687 145.8989 13.2275 8.7906 23.7969 4.8862 35.9442 3.2349 48.5912 2.3930 61.3218 1.8962
3.0668 149.4110 14.6518 9.0022 26.3592 5.0039 39.8144 3.3128 53.8232 2.4506 67.9245 1.9418
3.3649 151.7363 16.0761 9.1423 28.9216 5.0817 43.6847 3.3644 59.0552 2.4887 74.5273 1.9720
3.6631 152.8748 17.5003 9.2109 31.4839 5.1199 47.5549 3.3896 64.2872 2.5074 81.1300 1.9868
3.9612 152.8266 18.9246 9.2079 34.0462 5.1182 51.4252 3.3885 69.5193 2.5066 87.7328 1.9862
4.2593 151.5915 20.3488 9.1335 36.6085 5.0769 55.2955 3.3612 74.7513 2.4863 94.3355 1.9702
4.5574 149.1698 21.7731 8.9876 39.1708 4.9958 59.1657 3.3075 79.9833 2.4466 100.9383 1.9387
4.8555 145.5612 23.1974 8.7702 41.7331 4.8749 63.0360 3.2275 85.2153 2.3874 107.5411 1.8918
5.1536 140.7659 24.6216 8.4813 44.2954 4.7143 66.9062 3.1211 90.4473 2.3088 114.1438 1.8295
5.4518 134.7838 26.0459 8.1209 46.8577 4.5140 70.7765 2.9885 95.6793 2.2107 120.7466 1.7517
5.7499 127.6149 27.4702 7.6889 49.4201 4.2739 74.6467 2.8295 100.9113 2.0931 127.3493 1.6586
6.0480 119.2593 28.8944 7.1855 51.9824 3.9941 78.5170 2.6443 106.1433 1.9560 133.9521 1.5500
18
Cap. IV
Caracteristica dinamică a autovehiculelor
Forţa de tracţiune disponibilă, excedentară Fe = FR-Ra, care se utilizează la învingerea
rezistenţelor drumului şi rezistenţei la demarare, caracterizează dinamicitatea autovehiculului,
dar nu poate fi folosită ca indice de comparaţie pentru autovehiculele de greutăţi diferite
deoarece la valori egale ale forţei excedentare Fe, calităţile dinamice ale unui autovehicul cu
greutate totală mai mică sunt superioare celor ale unui autovehicul cu greutate totală mai
mare. De aceea, aprecierea calităţilor dinamice ale autovehiculelor se face cu ajutorul
factorului dinamic D, care este o forţă excedentară specifică, deci un parametru adimensional
dat de raportul dintre forţa de tracţiune excedentară Fe şi greutatea totală a autovehiculului Ga
respectiv:
a
R
a
aR
a
e
G
vAkF
G
RF
G
FD
2
Curbele de variaţie ale factorului dinamic în funcţie de viteza autovehiculului, pentru
toate treptele cutiei de viteză, reprezintă caracteristica dinamică a autovehiculului prezentată
în fig. 3.1.
n Treptele de viteză
I II III IV V
v D v D v D v D v D
0.9800 4.6820 0.4238 8.4231 0.2354 12.7227 0.1556 17.1991 0.1146 21.7052 0.0907
1.2781 6.1062 0.4689 10.9854 0.2604 16.5929 0.1719 22.4312 0.1264 28.3080 0.0999
1.5762 7.5305 0.5089 13.5477 0.2825 20.4632 0.1863 27.6632 0.1367 34.9107 0.1079
1.8744 8.9548 0.5439 16.1100 0.3018 24.3334 0.1987 32.8952 0.1454 41.5135 0.1146
2.1725 10.3790 0.5739 18.6723 0.3183 28.2037 0.2093 38.1272 0.1526 48.1162 0.1202
2.4706 11.8033 0.5988 21.2346 0.3319 32.0739 0.2179 43.3592 0.1583 54.7190 0.1245
2.7687 13.2275 0.6186 23.7969 0.3427 35.9442 0.2246 48.5912 0.1626 61.3218 0.1276
3.0668 14.6518 0.6334 26.3592 0.3506 39.8144 0.2293 53.8232 0.1653 67.9245 0.1294
3.3649 16.0761 0.6432 28.9216 0.3558 43.6847 0.2321 59.0552 0.1665 74.5273 0.1301
3.6631 17.5003 0.6479 31.4839 0.3581 47.5549 0.2330 64.2872 0.1661 81.1300 0.1295
3.9612 18.9246 0.6475 34.0462 0.3575 51.4252 0.2320 69.5193 0.1643 87.7328 0.1277
4.2593 20.3488 0.6422 36.6085 0.3541 55.2955 0.2290 74.7513 0.1610 94.3355 0.1246
4.5574 21.7731 0.6317 39.1708 0.3479 59.1657 0.2241 79.9833 0.1561 100.9383 0.1204
4.8555 23.1974 0.6163 41.7331 0.3389 63.0360 0.2173 85.2153 0.1498 107.5411 0.1149
5.1536 24.6216 0.5957 44.2954 0.3270 66.9062 0.2085 90.4473 0.1419 114.1438 0.1082
5.4518 26.0459 0.5702 46.8577 0.3123 70.7765 0.1978 95.6793 0.1326 120.7466 0.1002
5.7499 27.4702 0.5396 49.4201 0.2948 74.6467 0.1852 100.9113 0.1217 127.3493 0.0911
6.0480 28.8944 0.5039 51.9824 0.2744 78.5170 0.1707 106.1433 0.1093 133.9521 0.0807
19
Valoarea maximă a forţei la roată este limitată de alunecarea roţilor pe suprafaţa
drumului şi atunci limita superioară a acestei forţe este:
mR ZF max
- Zm reacţiunea normală la puntea motoare.
am GL
bZ
b – este distanţa de la centrul de greutate la puntea spate;
φ – coeficient de aderenţă şi ia valorile 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6;
Introducând FRmax în expresia factorului dinamic se obţine factorul dinamic sau
factorul de propulsie Dφ:
a
m
G
vAkZD
2
Parametrii principali ai calităţilor dinamice de tracţiune sunt: raportul dintre puterea
maximă şi greutatea autovehiculului, factorul dinamic maxim la prima treaptă de viteză şi
priza directă, precum şi viteza maximă pe drum orizontal de calitate bună cu încărcătură
nominală.
20
n Treptele de viteză
I II III IV V
v Dφ v Dφ v Dφ v Dφ v Dφ
0.9800 4.6820 0.2397 8.4231 0.1997 12.7227 0.1597 17.1991 0.1197 21.7052 0.0797
1.2781 6.1062 0.2389 10.9854 0.1989 16.5929 0.1589 22.4312 0.1189 28.3080 0.0789
1.5762 7.5305 0.2375 13.5477 0.1975 20.4632 0.1575 27.6632 0.1175 34.9107 0.0775
1.8744 8.9548 0.2356 16.1100 0.1956 24.3334 0.1556 32.8952 0.1156 41.5135 0.0756
2.1725 10.3790 0.2331 18.6723 0.1931 28.2037 0.1531 38.1272 0.1131 48.1162 0.0731
2.4706 11.8033 0.2300 21.2346 0.1900 32.0739 0.1500 43.3592 0.1100 54.7190 0.0700
2.7687 13.2275 0.2263 23.7969 0.1863 35.9442 0.1463 48.5912 0.1063 61.3218 0.0663
3.0668 14.6518 0.2221 26.3592 0.1821 39.8144 0.1421 53.8232 0.1021 67.9245 0.0621
3.3649 16.0761 0.2174 28.9216 0.1774 43.6847 0.1374 59.0552 0.0974 74.5273 0.0574
3.6631 17.5003 0.2120 31.4839 0.1720 47.5549 0.1320 64.2872 0.0920 81.1300 0.0520
3.9612 18.9246 0.2061 34.0462 0.1661 51.4252 0.1261 69.5193 0.0861 87.7328 0.0461
4.2593 20.3488 0.1996 36.6085 0.1596 55.2955 0.1196 74.7513 0.0796 94.3355 0.0396
4.5574 21.7731 0.1926 39.1708 0.1526 59.1657 0.1126 79.9833 0.0726 100.9383 0.0326
4.8555 23.1974 0.1850 41.7331 0.1450 63.0360 0.1050 85.2153 0.0650 107.5411 0.0250
5.1536 24.6216 0.1768 44.2954 0.1368 66.9062 0.0968 90.4473 0.0568 114.1438 0.0168
5.4518 26.0459 0.1680 46.8577 0.1280 70.7765 0.0880 95.6793 0.0480 120.7466 0.0080
5.7499 27.4702 0.1587 49.4201 0.1187 74.6467 0.0787 100.9113 0.0387 127.3493 0.0013
6.0480 28.8944 0.1488 51.9824 0.1088 78.5170 0.0688 106.1433 0.0288 133.9521 0.0112
21
Îmbunătăţirea performanţelor autovehiculelor se obţine prin creşterea factorului
dinamic, care se poate realiza prin mărirea cuplului motorului, prin mărirea raportului de
transmitere din transmisia principală, prin reducerea greutăţii proprii şi prin construirea unor
caroserii mai aerodinamice.
Cap. V
Determinarea acceleraţiilor autovehiculelor
Acceleraţia autovehiculului se caracterizează, în general, calităţile lui dinamice, în
condiţii egale, cu cât acceleraţia este mai mare cu atât creşte viteza medie de exploatare.
Valoarea acceleraţiei autovehiculului se poate determina cu ajutorul caracteristicii dinamice
utilizând relaţia:
dt
dv
gD
,
de unde:
g
Ddt
dva
Rezultă că acceleraţia autovehiculului a este direct proporţională cu diferenţa (D – ψ)
deci este cu atât mai mare cu cât factorul dinamic este mai mare şi invers proporţională cu
coeficientul maselor de rotaţie δ.
Ψ – rezistenţa totală a drumului;
sincos f
δ – coeficientul de influenţă a maselor în mişcare de rotaţie asupra maselor de
translatare a autovehiculului.
1
g
Gm
rm
J
rm
iJ
aa
ra
n
R
ra
trtrm
2
1
2
2
Jm – moment de inerţie al mecanismului motor;
Jm = 0.02...0.07 [kg·m2];
JR – moment de inerţie al unei roţi a autovehiculului;
JR = 0.2...0.6 [kg·m2];
22
n – numărul de roţi a autovehiculului;
Reprezentarea grafică a acceleraţiei şi a inversei acceleraţiei sunt
prezentate în figurile 4.1. şi 4.2.
n Treptele de viteză
I II III IV V
v a v a v a v a v a
0.9800 4.6820 3.4604 8.4231 2.0137 12.7227 1.3023 17.1991 0.9220 21.7052 0.6959
1.2781 6.1062 3.8448 10.9854 2.2448 16.5929 1.4567 22.4312 1.0342 28.3080 0.7841
1.5762 7.5305 4.1861 13.5477 2.4496 20.4632 1.5929 27.6632 1.1319 34.9107 0.8605
1.8744 8.9548 4.4844 16.1100 2.6282 24.3334 1.7109 32.8952 1.2153 41.5135 0.9252
2.1725 10.3790 4.7397 18.6723 2.7806 28.2037 1.8105 38.1272 1.2843 48.1162 0.9782
2.4706 11.8033 4.9519 21.2346 2.9068 32.0739 1.8919 43.3592 1.3389 54.7190 1.0195
2.7687 13.2275 5.1211 23.7969 3.0067 35.9442 1.9551 48.5912 1.3791 61.3218 1.0490
3.0668 14.6518 5.2474 26.3592 3.0804 39.8144 2.0000 53.8232 1.4049 67.9245 1.0668
3.3649 16.0761 5.3305 28.9216 3.1279 43.6847 2.0266 59.0552 1.4163 74.5273 1.0729
3.6631 17.5003 5.3707 31.4839 3.1491 47.5549 2.0350 64.2872 1.4133 81.1300 1.0673
3.9612 18.9246 5.3678 34.0462 3.1441 51.4252 2.0251 69.5193 1.3959 87.7328 1.0500
4.2593 20.3488 5.3219 36.6085 3.1129 55.2955 1.9970 74.7513 1.3641 94.3355 1.0209
4.5574 21.7731 5.2330 39.1708 3.0555 59.1657 1.9506 79.9833 1.3179 100.9383 0.9801
4.8555 23.1974 5.1011 41.7331 2.9718 63.0360 1.8860 85.2153 1.2573 107.5411 0.9276
5.1536 24.6216 4.9262 44.2954 2.8619 66.9062 1.8031 90.4473 1.1823 114.1438 0.8634
5.4518 26.0459 4.7082 46.8577 2.7258 70.7765 1.7020 95.6793 1.0929 120.7466 0.7874
5.7499 27.4702 4.4472 49.4201 2.5635 74.6467 1.5826 100.9113 0.9892 127.3493 0.6997
6.0480 28.8944 4.1432 51.9824 2.3749 78.5170 1.4449 106.1433 0.8710 133.9521 0.6003
23
fig 4.1 Variatia acceleratiei
n Treptele de viteză
I II III IV V
v
a
1
v
a
1
v
a
1
v
a
1
v
a
1
0.9800 4.6820 0.2890 8.4231 0.4966 12.7227 0.7679 17.1991 1.0846 21.7052 1.4369
1.2781 6.1062 0.2601 10.9854 0.4455 16.5929 0.6865 22.4312 0.9670 28.3080 1.2754
1.5762 7.5305 0.2389 13.5477 0.4082 20.4632 0.6278 27.6632 0.8834 34.9107 1.1621
1.8744 8.9548 0.2230 16.1100 0.3805 24.3334 0.5845 32.8952 0.8228 41.5135 1.0808
2.1725 10.3790 0.2110 18.6723 0.3596 28.2037 0.5523 38.1272 0.7786 48.1162 1.0223
2.4706 11.8033 0.2019 21.2346 0.3440 32.0739 0.5286 43.3592 0.7469 54.7190 0.9809
2.7687 13.2275 0.1953 23.7969 0.3326 35.9442 0.5115 48.5912 0.7251 61.3218 0.9533
3.0668 14.6518 0.1906 26.3592 0.3246 39.8144 0.5000 53.8232 0.7118 67.9245 0.9373
3.3649 16.0761 0.1876 28.9216 0.3197 43.6847 0.4934 59.0552 0.7061 74.5273 0.9320
3.6631 17.5003 0.1862 31.4839 0.3175 47.5549 0.4914 64.2872 0.7076 81.1300 0.9369
3.9612 18.9246 0.1863 34.0462 0.3181 51.4252 0.4938 69.5193 0.7164 87.7328 0.9524
4.2593 20.3488 0.1879 36.6085 0.3212 55.2955 0.5007 74.7513 0.7331 94.3355 0.9795
4.5574 21.7731 0.1911 39.1708 0.3273 59.1657 0.5127 79.9833 0.7588 100.9383 1.0203
4.8555 23.1974 0.1960 41.7331 0.3365 63.0360 0.5302 85.2153 0.7954 107.5411 1.0780
5.1536 24.6216 0.2030 44.2954 0.3494 66.9062 0.5546 90.4473 0.8458 114.1438 1.1583
5.4518 26.0459 0.2124 46.8577 0.3669 70.7765 0.5876 95.6793 0.9150 120.7466 1.2700
5.7499 27.4702 0.2249 49.4201 0.3901 74.6467 0.6319 100.9113 1.0109 127.3493 1.4291
6.0480 28.8944 0.2414 51.9824 0.4211 78.5170 0.6921 106.1433 1.1481 133.9521 1.6658
24
fig.4.2 Variatia inversei acceleratiei
Cap. VI
Stabilitatea autovehiculului
Forţele ce acţionează asupra autovehiculelor pot fi grupate în două categorii mari.
În prima categorie se includ forţele care se pot modifica nemijlocit prin comenzile
executate de către conducător.
În a doua categorie se includ forţele care se manifestă întâmplător, deci care nu pot fi
modificate în mod nemijlocit de către conducător.
După modul cum se produc mişcările în raport cu axele principale ale autovehiculului
se deosebesc stabilitatea longitudinală şi stabilitatea transversală, fiecare dintre ele putându-
se referi la atingerea limitei de aderenţă sau la răsturnare.
5.1. Stabilitatea longitudinală a autovehiculelor cu roţi
Stabilitatea longitudinală a autovehiculelor este capacitatea autovehiculului de a se
opune alunecării sau patinării longitudinale precum şi răsturnării în raport cu o axă
transversală.
5.1.1. Stabilitatea longitudinală la răsturnare a autovehiculelor
Pentru un regim de mişcare dat există un unghi limită de răsturnare αr, la care începe
să se producă răsturnarea şi este dat de relaţia:
g
r
h
barctg
52,11r
25
5.1.2. Stabilitatea longitudinală la alunecare a autovehiculelor
g
ahL
barctg
φ 0,7 0,35 0,15
αa 12.95 7,2 3.28
Viteza de răsturnare datorată rezistenţei aerului este dată de relaţia:
AbCAk
h
GbV
za
ar
00471.013
[km/h]
vr=466,29 [km/h]
Cz – coeficient de portanţă;
Cz = 0.3...0.5;
Cz = 0,3;
5.2. Stabilitatea transversală a autovehiculelor
Stabilitatea transversală este capacitatea autovehiculului de a se opune derapării sau
răsturnării transversale în raport cu dreapta care uneşte centrele petelor de contact ale roţilor
de pe aceeaşi parte a autovehiculului
Pierderea stabilităţii transversale este provocată de acţiunea forţelor transversale.
Acestea sunt determinate de deplasarea în curbă, înclinarea transversală a căii de rulare,
vântul lateral şi neregularităţile căii de rulare. Efectele cele mai mari sunt date de forţele
inerţiei care iau naştere la mersul în curbă.
- viteza limită de răsturnare pe cale de rulare cu înclinare transversală sau curbă la
viteză constantă
26
v
g
g
r R
tgh
E
tgh
E
v
5,01
5,0
3,11 [Km/h]
- pentru cale orizontală
v
g
r RhZ
Ev
3,11 [Km/h]
- viteza limită de derapare
v
y
y
d Rtg
tgv
13,11 [Km/h]
Rv β = 00
β = 40
β = 60
vd φ = 0.7 φ = 0.35 φ =0.15 vd vd
vr vr vr 10 31.9381 29.8970 21.1404 13.8396 34.2778 35.4971
20 45.1673 42.2807 29.8970 19.5722 48.4761 50.2005
30 55.3184 51.7831 36.6162 23.9709 59.3709 61.4828
40 63.8762 59.7940 42.2807 27.6792 68.5556 70.9942
50 71.4158 66.8517 47.2713 30.9463 76.6474 79.3740
60 78.2321 73.2324 51.7831 33.9000 83.9631 86.9498
70 84.5003 79.1000 55.9321 36.6162 90.6905 93.9166
80 90.3346 84.5615 59.7940 39.1443 96.9522 100.4010
90 95.8143 89.6910 63.4211 41.5189 102.8333 106.4914
100 100.9972 94.5426 66.8517 43.7647 108.3959 112.2518
110 105.9267 99.1571 70.1147 45.9008 113.6865 117.7306
120 110.6368 103.5662 73.2324 47.9418 118.7417 122.9656
130 115.1545 107.7951 76.2227 49.8994 123.5903 127.9867
140 119.5014 111.8643 79.1000 51.7831 128.2557 132.8181
150 123.6957 115.7905 81.8763 53.6006 132.7573 137.4798
160 127.7524 119.5880 84.5615 55.3585 137.1111 141.9885
170 131.6842 123.2684 87.1640 57.0622 141.3309 146.3584
180 135.5019 126.8422 89.6910 58.7165 145.4283 150.6015
190 139.2150 130.3180 92.1487 60.3255 149.4134 154.7284
200 142.8315 133.7034 94.5426 61.8926 153.2949 158.7480
210 146.3588 137.0052 96.8773 63.4211 157.0805 162.6683
220 149.8030 140.2293 99.1571 64.9136 160.7770 166.4963
230 153.1698 143.3809 101.3856 66.3725 164.3905 170.2382
240 156.4641 146.4647 103.5662 67.8000 167.9261 173.8997
250 159.6905 149.4849 105.7018 69.1981 171.3889 177.4856
260 162.8530 152.4453 107.7951 70.5685 174.7831 181.0005
270 165.9553 155.3493 109.8486 71.9128 178.1126 184.4485
280 169.0006 158.2000 111.8643 73.2324 181.3810 187.8331
290 171.9920 161.0002 113.8443 74.5286 184.5915 191.1579
300 174.9322 163.7526 115.7905 75.8027 187.7471 194.4258
27
- condiţia de stabilitate transversală la răsturnare la deplasarea rectilinie cu viteză
constantă:
E
harctg
g
2
β=40,81
- condiţia de stabilitate transversală la derapare la deplasarea rectilinie cu viteză
constantă:
y
arctg
1
β=34.99
E-ecartamentul autovehiculului
β-unghiul de înclinare transversală a drumului
hg-poziţia centrului de greutate
φy-coeficient de aderanţă
5.3 Stabilitatea mişcării rectilinii la devierea pneurilor
28
1
1
2
2
3,11
K
G
K
G
Lvcr
[Km/h]
vcr=38,94
K1,K2-coeficienţi de rezistenţă la devierea pneurilor
Cap. VII
Precizarea vibratilor şi zgomotelor din autovehicul
Deplasarea autovehiculelor pe drum este însoţită de apariţia permanentă a oscilaţiilor şi şocurilor. Aceste oscilaţii se manifestă la nivelul maselor suspendate şi nesuspendate ale autovehiculelor influenţând considerabil confortabilitatea pasagerilor, integritatea mărfurilor transportate, durabilitatea elementelor componente ale caroseriei, suspensiei, transmisiei şi motorului.
Şocurile şi oscilaţiile la care sînt supuse autovehiculele sînt determinate de cauze exterioare şi interioare. Trebuie remarcat că aceste cauze se manifestă de cele mai multe ori simultan. Şocurile şi oscilaţiile existente la autovehicule au o influenţă nocivă asupra organismului uman, provocând oboseli mari şi senzaţii fiziologice neplăcute persoanelor aflate în automobile. În situaţiile în care se circulă cu viteze ridicate pe drumuri de calitate proastă, dacă nu se iau măsuri speciale de protecţie, suferă mult integritatea mărfurilor transportate. In afară de aceasta din cauza şocurilor şi oscilatiilor în organele componente ale autovehiculelor (suspensie, transmisie, motor) apar sarcini dinamice mari. Chiar dacă nu în toate situaţiile se ajunge la depăşirea limitei de rupere a pieselor, din cauza şocurilor şi oscilaţiilor piesele componente ale automobilelor sunt supuse la solicitări variabile care au un caracter, de cele mai multe ori, aleator şi care reduc mult rezistenţa la oboseală a acestora. '
Tot ca urmare a existenţei şocurilor şi oscilaţiilor la autovehicule se ajunge la reducerea eficienţei transportului, cu astfel de mijloace, ca urmare a micşorării considerabile a vitezei de deplasare. De asemenea, deplasarea autovehiculelor în astfel de condiţii este însoţită de creşterea consumului de combustibil necesar învingerii rczistenţelor suplimentare în elementele suspensiei şi pierderilor suplimentare de energie în pneuri.
Şocurile şi oscilaţiile la autovehicule depind de drumul pe care se deplasează şi de tipul autovehiculului. Ele se pot clasifica în : a) şocuri şi oscilaţii provocate de denivelările şi neregularităţile suprafeţei drumului, de rafalele de vânt, de frânarea autovehiculului etc. Şi b) şocuri şi oscilaţii provocate de motor, transmisie, direcţie şi sistemul pneu-roată.
La autovehicule se studiază: a) oscilaţiile libere sau proprii, care pot fi neamortizate şi amortizate în scopul stabilirii pulsaţiilor proprii şi a influenţelor maselor nesuspendate, caracteristicilor elastice şi de amortizare ale suspensiei asupra confortabilităţii şi a rcgimului de deplasare ; b) oscilaţiile forţate sau întreţinute care solicită permanent autovehiculele în timpul mişcării. Studiul acestor oscilaţii este necesar pentru a stabili pulsaţiile periculoase ale factorilor perturbatori în scopul evitării funcţionării întregului sistem în zonele de rezonanţă. De asemenea studiul unor astfel de oscilaţii permite cercetarea influenţei fiecărui factor perturbator în parte asupra comportării autovehiculelor şi a subansamblelor componente în timpul deplasării. La autovehicule, în timpul deplasării, se pot întîlni următoarele tipuri de oscilaţii sau vibraţii:
29
1. Oscilaţii ale şasiului şi caroseriei, considerate ca un rigid nedeformabil aşezat pe suspensia elastică formată din arcuri, sau arcuri şi pneuri. Aceste oscilaţii au un caracter de oscilaţii libere, provocate de neregularităţile suprafeţei drumului, care acţionează sub formă de şocuri. Uneori, în urma uzării, suprafaţa şoselei ia forma unor valuri ; autovehiculele care se deplasează pe ea la o anumită viteză intră în rezonanţă, ajungându-se la oscilaţii periculoase. .
Ca rigid suspendat elastic, ansamblul şasiu-caroserie are 6 grade de liber-tate : translaţii verticale, orizontale, longitudinale şi transversale şi rotaţii în jnrul celor trei axe, pe aceleaşi direcţii. Pe de altă parte, roţile din faţă şi din spate sprijinite pe pneuri pot să oscileze împreună cu punţile corespun-zătoare, dacă punţile sînt rigide, sau fiecare separat cînd autovehiculul este echipat cu suspensie independentă.
2. Vibraţiile de torsiune şi încovoiere ale pieselor motorului şi subansamblelor transmisiei. Aceste vibraţii se analizează pe modele dinamice echivalente cu un număr mai mare sau mai mic de grade de libertate în funcţie de numărul de cilindrii ai motorului, de numărul de punţi motoare şi dacă se ia în considerare sau nu cinematica şi dinamica mecanismelor diferenţiale de transmisie.
Aceste oscilaţii sînt cauzate atît de neregularităţile suprafeţelor drumului cât şi de o serie de factori perturbatori interiori (momentul dc torsiune al motorului este variabil periodic în timp, cuplarea ambreiajului, schimbarea treptelor de viteze, funcţionarea transmisiilor cardanice).
3. Vibraţiile motorului, ambreiajului şi cutiei de viteze în ansamblu faţă de şasiu. De obicei aceste subansamble se montează elastic pe şasiu şi dacă rezemarea este necorespunzătoare se ajunge la desfacerea prematură a îmbinărilor, la fusuri şi ruperi în şasiu şi cartere. Prin luarea în considerare a acestor oscilaţii modelele dinamice echivalente ale autovehiculelor se complică şi mai mult. ; :
4. Vibraţii de fluturare, care se manifestă prin oscilaţiile roţilor de direcţie într-un plan perpendicular pe direcţia de mers. 0 formă mai accentuată a fluturării este fenomenul de shimmy, cînd roţile din faţă se ridică succesiv de pe suprafaţa drumuliii, şi urmele lor au formă curbilinie.
Aceste fenomene se datoresc unei execuţii necorespunzătoare a articulaţiilor şi jocurilor din acestea. Ele au ca urmare uzări rapide ale pneurilor, uzări ale articulaţiilor, mers instabil etc.
5. Vibraţii ale scaunelor conducâtorului auto şi pasagerilor care determină în bună parte confortabilitatea autovehiculelor. Aceste vibraţii sînt cauzate de însumarea efectelor factorilor perturbatori exteriori şi inferiori. Prin inlermediul scaunelor se transmit vibraţiile corpului omenesc şi de aceea construcţiile acestora trebuie să fie astfel realizate încît să ducă la diminuarea efectelor dăunătoare.
La vehiculele remorcate se observa adesea oscilaţii de pendulare, mani-festate prin aceea că remorca nu urmează drumul autotractorului. Astfel de oscilaţii sînt favorizate de jocurile în articulaţia dispozitivului de remor-care, de poziţia punctelor de legare la autotractor şi remorcă a triunghiului de articulaţie, de ecartamentul remoreii, de poziţia centrului ei de masă etc. Uneori, cînd acest sistem de remorcare este defectuos, oscilaţiile de pendulare devin periculoase.
Cercetarea teoretică a oscilaţiilor autovehiculelor se face pe modele dinamice de complexitate
mai mică sau mai mare. Complexitatea modelelor dinamice fiind determinată în mare măsură
de posibilităţile de analiză şi integrare a sistemelor de ecuaţii diferenţiale care descriu starea
de mişcare. Odată cu perfecţionarea performanţelor calculatoarelor electronice s-au dezvoltat
metodele de integrare numerică aproximativă a sistemelor de ecuaţii diferenţiale şi ca urmare
a crescut şi complexitatea modelelor dinamice.
30
Bibliografie
1. Marin Untaru Dinamica autovehiculelor pe roţi.
Editura didactică şi pedagogică Bucureşti 1981
2. Stoicescu , A. Mecanica automobilului ,vol 1
Editura institutului politehnic Bucureşti 1973
3. Ivanov, Virginia, AplicaŃii în Mathcad si Matlab, vol. I, Ed. Universitaria,
Craiova, 2007
